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1、化工仪表及自动化总复习第一章 自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。二、常用概念1. 化工自动化的主要内容:自动检测，自动保护，自动操纵，自动控制系统2. 自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件及变送器、控制器、执行器）。3. 被控对象：对其工艺参数进行控制的机器或设备4.
2、 被控变量：生产过程需保持恒定的变量5. 操纵变量：具体实现控制作用的变量6. 干扰作用：在生产过程中引起被控变量偏离给定值的外来因素7. 设定值：被控变量的期望值，可固定也可以按程序变化8. 偏差：给定值及测量值之间的差值9. 闭环系统：系统的输出被反馈到输入端并及设定值进行比较的系统10.开环系统：系统的输出被反馈到输入端，执行器只根据输入信号进行控制的系统11. 控制系统的过渡过程:系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程12. 反馈:把系统的输出直接或经过一些环节后送到输入端，并加入到输入信号中的方法13. 负反馈：反馈信号的作用方向及给定信号相反，即偏差信号为两者之差（z）14.
3、 正反馈：反馈信号的作用方向及原来的信号相同，使信号增强（）三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。答：定值控制系统：给定值为常数随动控制系统：给定值随机变化程序控制系统：给定值按一定时间程序变化2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？答：1.非周期衰减过程2.衰减振荡过程3.等幅振荡过程4.分散振荡过程1,2能基本满足控制要求，但1进程缓慢，只用于系统不允许震振荡时3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。答：最大偏差：指在过渡过程中，被控变量及给定值的最大差值 超调量B：第一个峰的峰值A及新稳
4、定值之差C 衰减比：相邻两个峰值的比余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新稳定值及给定值之间的偏差过渡时间：从干扰作用发生时起，到系统重新建立平衡时止，过渡过程所经历的时间振荡周期和频率：过渡过程同向两波峰的间隔时间为振荡周期，其倒数为振荡频率4. 什么是控制系统的方块图？它及工艺管道及控制流程图有何区别？答：由传递方块，信号线，综合点，分支点构成的表示控制系统的组成和作用的图形。每个方块都代表系统中的一个组成部分5. 在自动化系统中，仪表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？ 答：1.图形符号：测量点、连接线、仪表 2.字母代号 3.仪表代号 四、选择题：1反馈调节系统（ C ）闭环系统。
5、A. 不一定是B. 肯定不是C. 肯定是D、无法判断2定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统是按什么来划分的（ C ）。A. 按自动调节系统的结构B. 按自动调节系统的特性C. 按给定值变化的规律D. 调节系统的结构 3. 在研究动态特性时可以将( C )看作系统对象环节的输入量。 A. 干扰作用；B. 控制作用；C干扰作用和控制作用；D测量仪表的信号4.在下列仪表号位中表示有报警作用的字母为( C ）A、“C”B、“H”C、“A”D、“I”5.控制系统在阶跃干扰作用下的几种过渡过程中，那种震荡过程是最希望出现的震荡过程（ B ）A、非周期衰减过程 B、衰减震荡过程C、等幅震荡过程 D、发散
6、震荡过程6.下列哪些参数不是表示过渡过程品质好坏的指标（ A ）A、变差B、余差C、最大偏差D、衰减比7.关于调节系统方块图的说法，不正确的是（ B ）。 A.一个方块代表一个设备； B.方块间的连线代表的是方块间物料关系；C.方块图上的线条及箭头方向不一定及流体流向一致D.方块间连线只代表信号关系8.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做（ B ）。A.负反馈B.正反馈C.前馈D.回馈9. 某换热器的温度控制系统（设定值是 40 ）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图6所示。则该系统的余差、衰减比、最大偏差是（ B ）。A、1、 4:1、 4 B、1、 4:1、 5 C、1、 3:1、 5、
7、D、1、 5:1、 4五、填空题：1. 自动化装置是由_ 测量元件及变送器 _、_ 控制器 _、_ 执行器 等环节组成。2描述控制系统的品质指标的参数有 最大偏差、衰减比 和余差、 过渡时间、 振荡周期等。六、综合题：（简单！略）温度控制系统过渡过程曲线1. 某化学反应器工艺操作规定温度为（80010）。为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850。现运行的控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。（1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期（温度进入2%新稳定值即视为系统已稳定）。（2） 说明此温度控制系统是否满足工艺要求。2. 某化学反应器工艺规定操作温度为4002C，考虑安全因
8、素，调节过程中温度偏离给定值不得超过6C。现设计运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过程的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（按被控变量进入新稳态值的2%为准）和振荡周期。3. 某发酵过程工艺操作温度为（402）C。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离设定值最大不能超过6C。先设计一定值控制系统，在阶跃扰动系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（按被控变量进入2%新稳态值即达到稳定来确定）和振荡周期等过渡过程指标，并回答该系统能否满足工艺要求？图5作业21 某化学反应器工艺规定操作温度为(900士 10)。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过 80。现
9、设计的温度定值控制系统， 在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图 1-19 所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期，并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？第二章 过程特性及数学模型一、基本要求1. 了解建立被控对象数学模型的意义及数学模型的建立方法；2. 掌握用机理建模的方法，建立简单对象的数学模型；3. 掌握表征被控对象特性的三个参数放大倍数K、时间常数T、滞后时间的物理意义及其对控制质量的影响；4. 了解被控对象特性的实验测定方法。二、常用概念1. 被控对象的数学模型：用数学的方法来描述被控对象输入量及输出量之间的关系2. 通道：由对象的输入量至输出量
10、的信号联系3. 被控对象的放大倍数：数值上等于对象重新稳定后的输出变量及输入变量之比4. 被控对象的时间常数：当对象受到阶跃输入后，被控变量重新达到稳态值所需的时间5. 被控对象的滞后时间：纯滞后（输出变化落后于输入变化的时间）及容积滞后（因物料或能量传递需要一定时间而引起的输出变化迟缓）之和三、选择题1.一般认为，经过（ A ）时间后，动态过程便结束了。A.3T；B.T ；C.5T； D10T2.在描述对象特性参数的滞后时间时,下列说法错误的是（ C ）。A. 传递滞后又称为纯滞后；B. 容量滞后一般是由于物料和能量传递需要通过一定的阻力引起的；C. 容量滞后是有些对象在受到阶跃输入后，再经
11、过一段时间时间后被控变量才开始变化；D. 滞后时间包括可分为容量滞后和纯滞后时间。四、填空题1. 目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通过 物料 _和能量 _平衡关系，用_ 机理建模 _的方法求取过程的数学模型。2.描述对象特性的三个参数是 放大倍数 、 时间常数 和 滞后时间 ，如果时间常数越大，系统的响应速度越 慢 ，系统的稳定性越 好 。3.过程特性是指被控过程的 输入变量 发生变化时，其输出变量随时间变化的规律。4.由于物料或能量的传递需要通过一定的阻力导致的滞后称为 容量滞后 。五、综合题：1. 为了测量某物料干燥筒的对象特性，在T0时刻突然将加热蒸汽量从
12、25m3增加到28m3，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图所示。试求出该对象的特性。已知流量仪表量程为040，温度仪表为0200图 干燥筒的阶跃响应曲线解：由阶跃应曲线可看出该回想具有一阶纯滞后特性：放大倍数【（150-120）/200】/【（28-25）/40】=20时间常数4滞后时间=2作业11.已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5，放大系数为10，纯滞后时间为2，试写出描述该对象特性的一阶微分方程。 解：根据题意可知10 5 =2则起一阶微分方程为T【（）】2（）（t）5【（2）】2（2）=10x（t）第三章 检测仪表及传感器一、基本要求1掌握仪表精度的意义及测量
13、误差的关系。2了解仪表的性能指标。3初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。4了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。5了解各种液位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。6掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法。7了解型显示仪表的基本结构及原理。二、常用概念1. 精度2. 绝对误差3. 相对误差4. 相对百分误差5. 允许相对误差：衡量仪表优劣的重要指标之一6. 仪表精度等级：0.005 0.02 0.05 0.1 0.2 0.4 0.5 1.0 1.5 2.5 4.07. 灵敏度：引起这个位移的
14、被测参数变化量之比值8. 灵敏限：能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变测量9. 分辨力：数字显示器的最末尾数字间隔所代表的被测参数变化量10. 线性度：表征线性刻度仪表的输出量及输入量的实际校准曲线及理论曲线的吻合程度11. 反应时间：用来衡量仪表能不能尽快反映出参数的品质指标三、问答题：（不考）1. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的工作原理。答：（1）液柱式压力计（2）活塞式压力计(3)弹性式压力计 (4) 电气式压力计2. 试述压力计选型的主要内容及安装注意事项。答：量程选择，精度选择，取压位置及隔离3. 试述流量计的分类及其工作原理。答：速度流量计，容积
15、式流量计，质量流量计4. 试述物位计的分类及其工作原理。5. 试述温度测量仪表的种类及其工作原理四、选择题：1 1.5级仪表的精度等级可写为：（ A ）A.1.5级 B. +(- ) 1.5级C. +1.5级 D. 1.52. 下列不属于节流装置的是（ D ）。A、孔板；B、喷嘴；C、长径喷嘴D、阿纽巴管3温度越高，铂、镍、铜等材料的电阻值越（ A ）。A. 大B. 小C. 不变D. 不一定4 双金属温度计的感温元件，测量温度时必须是（ B）A 浸液1/2； B 全部浸液；C 浸液2/3； D 浸入任何长度5.关于压力计安装的描述错误的是（A ）A. 要选择测量介质拐弯处安装；B. 测量流动介
16、质时，应使取压点及流动方向垂直安装；C. 测量液体压力时，取压点应安装在管道下部；D. 测量蒸汽压力时应安装凝液管。6.下列仪表中属于衡压降的仪表是（ D ）。A.孔板流量计B.文丘里管式流量计C.电磁流量计D.转子流量计7.在下列物位检测仪表中，能够检测出两种不同液体界面的仪表是（ C ）A.压差式物位仪表B.压力式物位仪表 C.电容式物位仪表D.称重式液罐计量仪8.在下列物位检测仪表中，不及被测物体发生实际接触并可以检测物位的仪表是（ B ）。A.称重式液罐计量仪B.核辐射物位仪表C.压差式物位仪表D.电容式物位仪表9.在下列工业用流量计中，属于容积式流量计的是（ C ）。A. 转子流量计
17、B. 电磁流量计C. 椭圆齿轮流量计D. 科里奥利力式流量计10.测量稳定压力时，被测介质的最大工作压力不得超过仪表量程的( C )。 A.12；B.13；C.23；D.3511.关于压力测量仪表的下列描述中，错误的是（ D ）。A. 液柱式压力计是根据流体静力学的原理，将被测压力转换成为液柱高度进行测量的；B. 弹性式压力计利用弹性元件变形的位移进行测量的；C. 电气式压力计是将压力转换为电量来进行测量的；D. 活塞式压力计是将压力转换为活塞位移来进行测量的。12.关于温度检测仪表的下列描述中错误的是 （ C ）。A. 玻璃管温度计属于膨胀式温度计的一种；B. 测量的温度大于600度的温度计
18、为高温计；C. 热电偶是由两种不同的金属材料构成的，不同材料构成的热电偶在相同的触点温度下所产生的电势相同；D.在热电偶回路中引入第三种导线对热电偶所产生的电势无影响。13.热电偶输出电压及（ B ）有关。A. 热电偶两端温度 B. 热电偶两端温度和电极材料C.热电偶热端温度 D.热电偶两端温度、电极材料及长度14.镍铬镍硅热电偶的分度号是（ C ）。A、E B、S C、K D、B 15.关于用热电偶及补偿导线配接进行温度测量时，以下说法不正确的是（ C ）A、热电偶及补偿导线应该配接 B、补偿导线也有极性 C、采用了补偿导线后可以不进行冷端温度补偿 D、在一定温度范围内，热电偶及补偿导线有近
19、似相同的热电特性五、填空题1. 某温度表的精度为0.5级，其测量下限是50，上限是850。则此表的量程是 800 ；测量范围是 50850 ；允许相对百分误差是 0.5% ；最大绝对误差是 4 。2.热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有冷端温度保持0、冷端温度修正法、 校正仪器零点法、 补偿电桥法、 补偿热电偶法五种。3.弹簧管压力表是利用 输入压力 产生_位移量 及被测压力相平衡来测量的。4.差压式流量计是利用 节流_原理测量流量的。5.电容式差压变送器的测量部分是先将 压差 转变成 位移 ，然后再变成_电容量变化 作为转换部分的输入。6.液位变送器测量进行零点迁移时只改变_ 测量范围_，
20、不改变_量程 _。7. 在常用的热电偶温度计中，精度较高的是_ S _热电偶，线性最好的是_ 热电偶，灵敏度较高的是_ E 热电偶。8常用的热电阻材料是金属铜和铂 ，分度号是_ 50 、 100 ， 10 、 100 ，线性好的是_ 铜 热电阻，它适于测量_ 较低 温度。9.热电偶是基于 热点效应 原理工作的。 六、综合题：1. 热电偶测温时，使用补偿导线的目的是什么？它能否进行冷端温度补偿？如不能应如何处理？答：为了使热电偶冷端温度保持恒定，不能进行冷端温度补偿2. 某压力仪表的测量范围是1001100，其精度为0.5级，则这台表的量程是多少？允许相对百分误差是多少？最大绝对误差是多少？答：
21、1000，0.5%，5 3.一台测温仪表，其测温范围为0300 ，已知其最大绝对误差为2，则其精度等级为多少？答：2/（300-0）0.7%，没有0.7级，则精度等级为1.0级4.有一台测压仪表，其标尺范围为0400 ，要求测量时最大绝对误差不超过5 ，则应该选择精度等级为多少的仪表才能满足要求。答：5/（400-0）1.25% 一级作业20某压力表的测量范围为 01，精度等级为 1 级，试问此压力表允许的最大绝对误差 是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为 0.5 时，标准压力计上读数为0.508，试问被校压力表在这一点是否符合 1 级精度，为什么?答：最大误差=（1-0）*10.
22、01在校验点为 0.5处，校验得到的绝对误差=0.508-0.5=0.008 0.01 故在该校验点符合1级精度第四章 自动控制仪表一、基本要求1掌握各种基本控制规律及其特点。2熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。3了解型和型控制器的特点和基本组成。二、常用概念1. 基地式控制仪表:由检测器和显示器组装成的一个整体，同时具有检测，控制，显示等功能的仪表2. 单元组合式控制仪表：根据其功能不同分成若干单元，每个单元只完成其中一种功能3. 控制器的控制规律：控制器的输入信号及输出信号之间的关系 4. 双位控制 ：控制器只有两个输出值，相应的控制机构只有开和关两个极限位置，又称开关控制5
23、. 放大倍数：是一个可调的放大倍数，它决定了比例控制作用的强弱6. 比例度：指控制器输入变化相对值和相应的输出变化相对值之比的百分数7. 无干扰切换：指在自动-手动切换时，控制器输出不变，因此生产过程不会有扰动三、问答题1. 控制系统按控制规律可以分为哪几类？各类控制规律的特点是什么？答：位式控制，比例控制P，积分控制I，微分控制D2. 试述控制的数学模型及参数意义。（1）3. 试述仪表的特点。P120 4.在控制系统应用中，有哪些基本控制规律和组合控制规律？写出各自的表达式？它们各应用在什么场所？位式控制，比例控制P，积分控制I，微分控制D, 比例积分，比例微分，比例积分微分四、选择题：1调
24、节器加入微分作用是用来（ C ）。A. 克服对象的纯滞后B. 克服对象的惯性滞后C. 克服对象的惯性滞后和容量滞后D. 克服对象的容量滞后 2. 调节器的比例度和积分时间正确说法是（ B ）。 A. 比例度越大,比例作用越强B.积分时间越小,积分作用越强C. 比例度越大,比例作用越弱,积分时间越大,积分作用越强D. 比例度越小,比例作用越弱,积分时间越小,积分作用越弱3控制系统中控制器正反作用的确定是依据（ B ）A. 生产的安全性B. 实现闭环回路的负反馈C. 系统放大倍数恰到好处D. 调节器本身的特性 4、（ D ）存在纯滞后，通常不影响控制质量。A、调节通道 B、测量元件 C、变送器 D
25、、干扰通道五、填空题：1仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是 0.020.1 ；电动型标准信号范围是 420 。2控制系统引入积分作用是为了_ 消除余差 _,但积分的引入会使系统_不稳定 ,引入微分作用是为了克服惯性滞后和容量滞后 _。3.表征控制规律的参数是 比例度 、 积分时间 及 微分时间 。4.在调节中，比例作用是依据 余差大小 来动作的，在系统中起着 稳定控制变量 的作用；积分作用是依据 余差是否存在 来动作的，在系统中起着 消除余差 的作用；微分作用是依据 余差变化速度来动作的，在系统中起着 超前调节 的作用。 5.调节器的比例度越大，则放大倍数越 小 ，比例作用就越 弱 ，过
26、渡过程曲线越 平稳 ，但余差也越 大 。 6.调节器的积分时间越小，则积分速率越 大 ，积分特性曲线的斜率越 大 ，积分作用就越 强 ，消除余差越 快 。微分时间越大，微分作用越 强 。 六、综合题：作业5一台 型温度比例控制器，测量的全量程为 01000，当指示值变化 100，控制器比例度为 80%，求相应的控制器输出将变化多少？解：根据比例度=（(）/ ()）*100% 当输出变化100时，其输出变化P为 =（(）/ ()）=(100/(1000-0)/(0.8/(20-4)=2第五章 执行器一、基本要求1掌握控制阀的流量特性的意义，了解串联管道中阻力比s和并联管道中分流比x对流量特性的影
27、响。2了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。3理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。二、常用概念1. 控制阀的理想流量特性 : 在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性。有快开，直线，等百分比，抛物线几种2. 控制阀的实际流量特性 ：在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性串联管道：阻力比s对流量特性的影响。并联管道：分流比x对可调范围的影响。三、问答题1. 什么是气开式控制阀和气关式控制阀？如何选择？答：有压力信号时阀关，无压力信号时阀开的为气关式，反之为气开式。其选择主要从工艺生产上安全要求出发。若阀处于打开位置时危害性小，选气关式，反之选气开式2. 执行
28、器在控制系统中有何作用？答：接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内3. 执行器有哪几种?工业现场为什么大多数使用气动执行器？ 答：气动，电动，液动。因为其结构简单，动作可靠稳定，输出推力较大，维修方便，防火防爆而且价格较低4. 气动执行器主要有哪两部分组成？各起什么作用？答：执行机构：推动装置 控制机构：控制工艺参数5. 气动执行机构主要有哪几种结构形式？各有什么特点？答:薄膜式：结构简单，价格便宜活塞式：推力较大6. 何谓正作用执行器？何谓反作用执行器？答：当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用，反之叫反作用。
29、7. 何谓控制阀的理想流量特性和工作流量特性？理想流量特性有哪几种？答：理想流量特性：在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性，有直线，等百分比，抛物线及快开 工作流量特性：在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性8. 什么叫气动执行器的气开式及气关式?其选择原则是什么？ 答：有压力信号时阀关，无压力信号时阀开的为气关式，反之为气开式。其选择主要从工艺生产上安全要求出发。若阀处于打开位置时危害性小，选气关式，反之选气开式四、填空题：1.被控介质流过阀门的相对流量()及阀门相对开度()之间的关系，称为调节阀的 流量 特性；若阀前后的压差保持不变时，上述关系称为_理
30、想流量 特性；实际使用中，阀前后的压差总是变化的，此时上述关系为_工作流量_ 特性。调节阀的流量特性有_ 直线 、等百分比（对数）、抛物线 、和快开 。五、综合题：1. 从保证控制质量的角度，控制阀设计中应考虑哪几个方面？答：结构及特性的选择气开式及气关式的选择口径的选择第六章 简单控制系统一、基本要求1了解简单控制系统的结构、组成及作用。2掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则。3了解各种基本控制规律的特点及应用场合。4掌握控制器正、反作用确定的方法。5了解控制器参数工程整定的方法。二、常用概念1. 简单控制系统:由一个测量元件，变送器，一个控制器，一个控制阀和一个对象所构成的单
31、闭环控制系统2. 控制器的工程整定：确定最合适的控制器比例度，积分时间和微分时间。三、问答题1. 如何选择被控变量P1562. 如何选择操纵变量？P1583. 造成控制系统滞后的原因有哪些？答:测量元件安装位置，由现场测量变送装置的信号传送到控制室的控制器，由控制室的控制器的输出控制信号传送到现场执行器所引起4. 控制器整定的任务是什么？常用整定方法有哪几种？答：确定最合适的控制器比例度，积分时间和微分时间。有临界比例度法，衰减曲线法，经验凑试法，5.为什么要考虑控制器的正、反作用？如何选择？答：控制作用对被控变量的影响应及干扰作用对被控变量的影响相反，才能使被控变量值回复到给定值。控制器的正
32、反作用是关系到控制系统能否正常运行及安全操作的重要问题。 6.被控对象、执行器、控制器的正、反作用方向是怎么规定的？被控对象：工艺机理执行器：工艺安全条件控制器：对象，执行器7.控制器参数整定的任务是什么？工程上常用的的控制器参数整定有哪几种方法？答：确定最合适的控制器比例度，积分时间和微分时间。有临界比例度法，衰减曲线法，经验凑试法，四、选择题：1.在研究对象特性对选择操纵变量影响中，下列哪个参数对控制质量影响是可以忽略的（ D ）A、控制通道时间常数 B、控制通道纯滞后时间C、干扰通道的时间常数D、干扰通道的纯滞后时间五、填空题：1.控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是：干扰通道
33、的时间常数越大,干扰对被控变量的影响 缓慢 。若控制通道不存在纯滞后，则干扰通道纯滞后通常对调节质量 无影响 。 2.简单调节系统的基本特征是 单闭合回路 和 负反馈 。六、综合题：1. 下图为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来控制炉出口介质温度t(简单控制系统)； 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ 在下图中画出控制流程图； 选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向； 画出简单控制系统方框图； 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。 解：被控变量：出口介质温度，控制变量：燃料量，干扰量：进料流量和温度、燃料压力，炉的压力和温度以及环境温度图
34、略执行器选气开类型，控制器选反作用方向图略 干扰作用使温度升高，测量值大于给定值，控制器输入偏差增大，输出控制信号减少，气开阀关小，燃料量减少，塔顶温度下降，维持给定2. 工艺要求利用回流量来控制塔顶温度t(简单控制系统)，为保证塔正常操作，回流量不允许中断。 被控变量：塔顶温度、操纵变量：回流量、主要干扰：进料流量和温度、燃料压力，回流的压力和温度以及环境温度 等 画出控制流程图并确定执行器类型；气关式 选择控制器的作用方向；反作用方向 画出简单控制系统方框图； 简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）。 干扰作用使温度升高，测量值大于给定值，控制器输入偏差增大，输出
35、控制信号减少，气关阀开大，回流量加大，塔顶温度下降，维持给定 图1第七章 复杂控制系统一、基本要求1掌握串级控制系统的结构、工作过程、特点及应用场合；掌握串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正、反作用的选择；了解串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定方法。2熟悉设置均匀控制系统的目的及控制方案。3了解比值控制系统的各种类型；熟悉单闭环比值控制方案的结构及特点。4熟悉前馈控制系统的结构、特点及应用场合。5理解连续型选择性控制系统的结构特点及控制方案；了解开关型选择性控制系统；了解积分饱和现象的产生及防止方法。6理解分程控制系统的结构及应用场合。二、常用术语1. 软保护：通过一个特定设定的自
36、动选择性控制系统，当生产短时间内处于不正常情况时，即不使设备停车又起到对生产进行自动保护的目的 2. 硬保护：当生产达到安全极限时，有声光报警，然后由操作工将控制器切换到手动处理，或通过连锁保护实现自动停车三、问答题1. 试述串级控制系统的特点及其使用条件。2. 串级控制系统中主、副变量应如何选择？3. 简述均匀控制的目的及控制方案。方案：简单均匀控制和串级均匀控制 目的：为了协调液位及排出流量之间的关系，允许它们都在各自许可范围内做缓慢变化4. 简述比值控制的目的及控制方案。方案：开环，单闭环，双闭环，变比值控制系统目的：实现副流量及主流量成一定比值关系5. 选择性控制系统按处理方法不同可以
37、分为哪几类？答：开关型，连续型，混合型6. 试述分程控制的目的及其适用范围。目的：一台控制器的输出控制两台或以上的控制阀，由每一段信号去控制一台控制阀，分段控制。范围：1）用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质 2）用于控制两种不同介质，以满足工艺生产的要求 3）用于生产安全防护措施四、选择题：1、串级控制系统的副回路相当于一个（ B ）A、定值控制系统 B、随动控制系统C、程序控制系统 D、比值控制系统2. 关于串级调节系统的方块图的说法,下列不正确的是（ A ）。A. 包含两个执行器 B. 包含两个测量变送器C. 包含两个被控对象D. 包含两个被控变量3.单纯的前馈调节是一种能对（ C ）
38、进行补偿的调节系统。A. 测量及给定之间的偏差B. 被调量的变化C. 干扰量的变化 D. 输出的变化4.前馈控制系统属于（ B ）。A. 单闭环控制系统B. 开环控制系统C. 双闭环控制系统D. 视具体情况而定5. 控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做（ B ）。A. 负反馈；B. 正反馈；C. 前馈；D. 回馈6.对于干扰幅值大而频繁，对被控变量影响比较剧烈的控制系统，一般采用下列哪种复杂控制系统比较合适。（ B ）A. 串级控制B. 前馈控制C. 均匀控制D. 分程控制7.串级均匀控制系统的主、副控制器一般采用什么控制规律？（ A ） A. P、P B. P、I C. P I、 D.
39、、五、填空题：1、串级调节系统结构上有两个回路，分别称为 主 回路和 副 回路；有两个被调参数，分别称为 主 参数和 副 参数；有 1 个操纵变量。2指出你所知道的六种复杂控制系统 串级控制系统 、 均匀控制系统 、 比值控制系统 、 前馈控制系统 、 选择性控制系统 、 分程控制系统 等。3.串级控制系统中，副对象的时间常数通常 小于 主对象的时间常数。 六、综合题:1. 画出串级控制系统的方框图；分别说出副回路及主回路所起到的作用。解：图略，副回路：克服作用于副对象的干扰，使副被控变量基本稳定，减少对主变量的影响主回路：克服作用于主对象的干扰，保证主被控变量稳定2. 均匀控制系统和一般控制
40、系统的异同点有哪些？怎样实现均匀控制？（太多，略）3.如图为釜式反应器，釜内温度通过改变冷却剂流量的方式来控制。 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ 如果冷却剂压力为主要干扰，选择控制方案，在下图中画出控制流程图；选择执行器的气开、气关类型； 画出控制系统的方框图；简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。图1解：1）被控变量：釜内温度 控制变量：冷却剂流量 干扰量：冷却剂压力和温度，搅拌速度及环境温度2）略3）气关式4）略5）类同上章4. 某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在（901）。已知主要干扰为蒸汽压力的波动。（1）确定被控变量，并选择相应的测量元件。 （2）制定合理的控制方案。 （3）如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气关式。 （4）画出控制流程图及方框图。 5. 如图所示为某反应器温度控制系统。（1）画出控制系统方框图；（2）如果反应器温度不能过高，试确定控制阀的气开气关型式；（3）确定主控制器和副控制器的正反作用。（4）若冷却水压力突然升高，试简述该控制系统的调节过程。红色可能会考第 17 页